(第2章)多媒体个人计算机

2.1基本概念2.2基本设备2.3存储设备2.4触摸屏2.5视频卡第2章多媒体个人计算机2.6扫描仪2.7数码照相机2.8彩色打印机2.9彩色投影机基本概念2.1.1多媒体关键技术2.11)数据压缩技术为了快速传输数据、提高处理速度和节省存储空间，一些压缩算法和压缩手段已经标准化和模块化，被写入芯片中。2)集成电路制作技术具有强大数据压缩运算能力的大规模集成电路是解决数据压缩等大量计算问题的硬件保证，为多媒体技术的发展创造了有利的条件。3)存储技术存储技术逐步走向成熟，光盘存储器从单一品种的CD-ROM存储器发展到CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW存储器等。4)操作系统软件技术操作系统的工作模式必须是实时的、多任务的，能购处理声音、动态图像等实时信息，支持多媒体的各项功能。什么是MPC2.1.2MPC——MultimediaPersonalComputer多媒体个人计算机符合MPC标准的具有多媒体功能的个人计算机●激光驱动器CD-ROMCD-RWDVD-RW●音箱●耳机●音响设备●声卡2.1.3MPC的基本结构MPC对环境的考虑2.1.41．对总线结构的考虑个人计算机有VL总线和PCI总线两种。1)VL总线是CPU内部总线的延伸，不支持数据加速传输。2)PCI总线独立于CPU之外，支持几种数据加速传输，可以经多路开关分路传输顺序数据，使数据通过率成倍增加。3)多媒体计算机应优先考虑采用PCI总线形式的主机板和插卡。2．对硬件的考虑1)显示适配器（图形显示卡）应采用数据传输快速的PCI形式。2)内存储器的容量要足够大，并且要求存取速度快、工作可靠。3)硬盘存储器要大容量、高转速、低噪声、价格适中。4)计算机应具备足够的可扩展能力，即主机板的扩展插槽要多。5)USB口要足够多。连接扫描仪、打印机、读卡器、声音合成器、手写识别装置、通信设备等。MPC的主要特征2.1.51)具有激光驱动器2)输入手段丰富3)输出种类多、质量高4)显示质量高5)具有丰富的软件资源MPC的数据处理模式2.1.61．图像处理模式通过扫描仪、数码照相机等方式获取数字化图像。利用软件对图像进行各种编辑和处理。进行图像文件的格式转换、保存与管理。2．动画处理模式分矢量动画和帧动画两种类型，对应矢量动画和帧运算形式。3．声音处理模式获取数字化声音。利用软件识别语音，并转换成文字。利用MIDI技术。使用软件对声音进行多种形式的处理。4．数据存储模式寻求存储容量、速度、经济之间的最佳平衡点。5．数据共享模式数据存储与传递：使用可移动的存储设备。通过网络进行数据传输。把若干台计算机的串行接口连接起来，实现在机器间的互相传递。MPC的硬件标准2.1.7MPC1标准(1991年公布)设备标准配置推荐配置CPU386SX386DXor486SX时钟16MHz内存2MB4MB硬盘30MB80MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，16色256色激光驱动器单速CD-ROM，数据传输速率150KByte/s声音输入/重放mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡8bit/11.025kHz采样，11.025和22.05kHz输出操作系统DOS3.1版本或以上，Windows3.0带多媒体扩展模块MPC的硬件标准2.1.7设备标准配置推荐配置CPU486SXor兼容CPU486DXorDX2时钟25MHz内存4MB8MB硬盘160MB400MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，256色65536色激光驱动器倍速CD-ROM，数据传输速率300KByte/s声音输入/重放mV级灵敏度输入，耳机、扬声器输出声卡16bit采样，11.025、22.05kHz和44.1kHz输出操作系统DOS3.1版本或以上，Windows3.1带多媒体扩展模块MPC2标准(1993年5月公布)MPC的硬件标准2.1.7设备标准配置CPUPentiumCPU或兼容CPU时钟75MHz内存8MB硬盘540MB接口串行、并行、游戏棒接口MIDIMIDI合成、混音接口显示VGA模式，分辨率640×480，64K色激光驱动器4倍速CD-ROM，数据传输速率600KByte/s视频播放NTSC制:30帧/秒，分辨率352×240PAL制:24帧/秒，分辨率352×288数据格式:MPEG-1压缩格式MPC3标准(1995年6月公布)2.1多媒体系统•其他多媒体I/O设备•软件系统•第4层•多媒体操作系统•第1层•计算机硬件•硬件系统•第2层•多媒体扩展硬件（音频、视频卡）•第3层•多媒体I/O驱动程序•第5层•多媒体信息处理软件•第6层•多媒体开发工具•第7层•多媒体应用系统AdobeIllustratorAdobePhotoshopAdobeFireworksCakewalkAdobeAuditionAdobePremiereAdobeAfterEffectsFinalCutPro3DStudioMaxMayaAdobeFlashAdobeDirectorMacromediaAuthorware2.2.1CD-ROM激光存储器基本设备2.2CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)——只读激光存储器●CD-ROM的性质●只读(用户不能写入，只能读出)●光学存储(激光烧结)●CD-R(Recordable)的性质●可追加写/读●光学存储(激光烧结)●CD-RW(ReWritable)的性质●可擦写/读●光学存储(激光烧结)激光驱动器●CD-ROM的构成激光盘片激光头主轴托盘工作原理●导轨激光头聚碳酸酯片基铝反射层标签表面聚焦透镜激光源数字信号电信号光电转换译码数据凹坑激光盘CD-ROM盘片是用塑料压制成的圆盘，盘片的直径为120mm，中心定位孔为15mm，厚度为1.2mm。CD-ROM盘片用单面存储数据，另一面用来印刷商标。CD-ROM盘片的最上层是涂了漆的保护层，该层上印有商标。第二层是铝反射层，当驱动器读光盘时用来反射激光光束。第三层是用聚碳酸脂压制的透明衬底，同时压制出的预刻槽用来对光道径向定位，信息通常存储在光道上。CD-ROM光盘的信息是沿着盘面由内向外螺旋形信息轨道(光道)的一系列凹坑的形式存储的。光道上不论内圈还是外圈，各处的存储密度是一样的。光道的间距为1.6μm，光道宽度为0.6μm，光道上凹坑深约为0.12μm。在CD-ROM盘片上记录信息时，使用功率较强的激光光源，将其聚集成1μm的光，照射到介质表面上，并用输入数据来调制光的强弱。激光束会使介质表面的微小区域温度升高，从而产生微小的凹坑，于是改变了表面的反射性质。在读光盘时，CD-ROM驱动器的激光器发出的激光束经透镜整形和聚焦后照在螺旋磁道上，对光道进行扫描。由于从凹坑和非凹坑反射回来的激光强度不同，在边沿发生突变，通过CD-ROM的光电检测器检测出来，从而读出“0”、“1”信号，再现原来烧蚀在光道上的信息。注意：凹坑和非凹坑本身并不代表“0”或“1”，而是凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其它代表“0”。10010010000010光盘底板激光束CD与DVD的结构比较●标签金属反射层(记录信息介质)聚碳酸酯片基片基厚度0.9~1mm记录信息介质易损坏工艺简单，成本低记录信息介质不易损坏工艺复杂，成本高片基厚度0.4~0.5mmCD650MBDVD4.7GB•(1)DVD的种类»单面盘，容量为4.7GB；»双层盘，容量为8.5GB；»双面盘，容量为9.4GB；»双面双层盘，容量为17GB•(2)存储容量提高原因»光道之间的间距由1.6μm缩小到0.7μm»记录信息的最小凹凸坑由0.83μm缩小到0.4μm单面单层光盘的结构单面双层光盘的结构光驱的性能参数1、数据传输率指光驱在1秒钟的时间内所能读取的最大数据量，一般指光驱标称的最高数据传输速率，用“倍速”表示。CD1倍速=150KB/S52X＝52×150KB/S＝?DVD1倍速＝1350KB/S16X=16×1350KB/S=?2、读取方式（1）CLV（恒定线速度）单位时间内读取轨道长度相同，读取光盘内圈时加快转速，可保证在读取盘片内外圈时有大致相同的传输速度，在12X以下光驱中使用。（2）CAV（恒定角速度）无论激光头读取光盘外圈还是内圈，大都以相同速度旋转，因内圈周长小于外圈，而光盘上存储密度恒定，更长的周长意味着更多的数据，也就是内外圈传输率不一样，这样光驱光驱只有在读光盘外圈时才基本达到其标称速度，20X以上大多采用此种。（3）P-CAV（部分恒定角速度）：当激光头读取光盘的内圈数据时，旋转速度保持不变，而大幅增加数据传输率；当读外圈数据时，逐渐增加旋转速度，32X以上采用。3、平均访问时间（平均寻道时间）指光头定位到开始读盘的时间，越快越好，不可超过95ms。4、CPU占有率（CPU占用时间）反映光驱BIOS水平，就是占用一部分CPU资源。5、内部缓存提供数据缓存冲区，将读出的数据暂存，然后一次性传送解决光驱内、外环速度不匹配问题，现在一般为256KB或512KB。CD-R光存储系统CD-R光盘是一种记录式的光盘，基于橙皮书的CD-R空白光盘实际上没有记录任何信息，一旦按照某种文件格式并通过刻写程序和设备将需要长期保存的数据写入空白的CD-R盘片上，这时的CD-R光盘就可以变成基于红皮书、绿皮书和黄皮书等格式。写入CD-R盘上数据可在CD-ROM驱动器上读出。CD-R盘片的结构CD-R盘片的结构从下到上由4层组成：盘基、感光层、反射层和保护层。其中感光层为有机染料层，反射层用金（或纯银）材料取代铝反射层。CD-R的刻录和读取原理CD-R刻录原理如下：用输入数据来调制刻录机写激光光线的强弱，光线通过CD-R空白盘的聚碳酸脂层照射到有机染料层的表面一个特定部位上，强的激光束照射时产生的热量将有机染料烧熔，形成光痕（凹坑）。光痕处与原染料层的反射率就不相同，因而就可以记录“0”、“1”数字信号。CD-R的刻录和读取原理CD-R读取原理：当CD-ROM驱动器读取CD-R盘上的信息时，激光将透过聚碳酸脂和有机染料层照射镀金层的表面，并反射到CD-ROM的光电二极管检测器上。由于光痕会改变激光的反射率，CD-ROM驱动器的光电检测器根据反射回来的光线的强弱来分辨数据0和1.CD-R刻录机的选择•（1）支持的数据格式•（2）支持的刻录方式•（3）刻录机的写入速度•（4）缓存区（Buffer）的容量•（5）平均无故障时间（MTBF）•（6）数据可靠性CD-R和CD-RW激光存储器2.3.2BufferUnderRun中断刻录存储中断点地址读取数据重新搜索轨道继续刻录存储容量是否足够？寻找中断地址NoYesNoYes●决定刻录成功率高低的因素：1)盘片质量。2)刻录机缓存容量的大小。刻录光盘时，如果缓存中的数据不能得到及时补充，将导致“BufferUnderRun”(缓冲存储器欠载)，刻录中断，光盘报废。为了避免上述情况发生，刻录机采用了“Burn-Proof”技术，如右图。●欠数据刻录处理CD-RW光存储系统•CD-RW是CompactDisc-Rewriteable的缩写。CD-RW驱动器为“可擦写光盘刻录机”，CD-RW盘片具有反复擦写功能。CD-RW盘片的结构•CD-RW盘片是在基盘上沉积电介质层、相变记录层、冷却层和保护层等形成多层结构。CD-RW盘片擦写原理•CD-RW盘片的记录介质层采用了相变材料，这种材料的特点是在固态时存在两种状态：非晶态和晶态。利用记录介质的非晶态和晶态之间的互逆变化来实现数据的记录和擦除。写过程是把记录介质的信息点从晶态转变为非晶态；擦过程是写过程的逆过程，即把激光束照射的信息点从非晶态恢复到晶态。CD-RW盘片的擦写过程在写入数据期间，用写入激光束照射在空白CD-RW盘片的某一特定区域上，激光温度高于相变材料融化点温度（500～700℃）。这时被照射区域内的相变材料融化形成液态，然后迅速充分冷却